مقالات

 4 کاربرد پرینت سه بعدی در پزشکی که صنعت را متحول کرد

پرینت سه بعدی عملکردهای زیادی در صنایع مختلف دارد؛ با این حال، پرینت سه بعدی در پزشکی 4 کاربرد اصلی دارد.دانشمند Allie Nawrat چگونگی امکان استفاده از این تکنولوژی را در پیوند اندام انسان، تسریع روند جراحی، تولید نسخه ای ارزان تر از ابزار جراحی مورد نیاز و بهبود زندگی وابسته به اندام مصنوعی دانست.

ساخت افزایشی، که به عنوان پرینت سه بعدی شناخته می شود؛ در سال 1980 گسترش یافت. و شامل مدل دیجیتال یا پرینت آبی شی است که به صورت لایه های ترتیبی از ماده ی مناسب برای تولید نسخه ی جدید از شی است.

این تکنولوژی در صنایع زیادی شامل پزشکی به کار گرفته می شود. اغلب تکنولوژی های تصویری پزشکی مثل اشعه ایکس، اسکن توموگرافی کامپیوتری(CT)، اسکن ام آر آی و سونوگرافی که برای تولید مدل دیجیتالی اصل استفاده می شود که از پرینت سه بعدی بهره می برند.

پیش بینی می شود که ارزش پرینت سه بعدی تا سال 2025 به 3.5 بیلیون دلار در مقایسه با سال 2016 که  713.3 میلیون بود برسد. نرخ ارزش رشد انتظار می رود تا به 17.7 درصد بین سال های 2017 و 2025 برسد.

4 استفاده ی اصلی پرینت سه بعدی در پزشکی به علت نوآوری های اخیر است: ایجاد بافت و اندام، ابزار جراحی، مدل های جراحی ویژه بیمار و ایجاد بافت مصنوعی مورد نظر.

بایوپرینت بافت ها و اندام ها

یکی از انواع پرینت سه بعدی در پزشکی بایوپرینت است . نسبت به پرینت با استفاده از پلاستیک یا فلز، بایوپرینترها از یک لوله که با کامپیوتر کنترل می شود در بالای هر یک برای ایجاد بافت زنده مصنوعی در آزمایشگاه برای لایه ی سلول های زنده که اشاره به جوهر زیستی دارد؛ استفاده می کند.

ساختمان های بافت یا اندام ها می تواند زمانی که اندام های بسیار ریز هستند برای پژوهش پزشکی استفاده شود. آن ها همچنین به عنوان جانشین های ارزان تر برای پیوندهای اندام انسانی آزمایش می شوند.

آزمایشگاه پزشکی US-Based و شرکت پژهشی Organovo  پرینت سه بعدی کبد و بافت روده ای را برای کمک به مطالعه اندام هایی در آزمایشگاه انجام دادند، مثل گسترش دارو برای یک بیماری خاص. در مه 2018 ، شرکت اطلاعات کلینیکی را برای عملکرد بافت کبد در یک برنامه برای تیروزینمی تیپ  ارائه داد؛ یک حالت که توانایی بدن برای متابولیسم آمینو اسید tyrosine به علت نقص یک آنزیم است.

موسسه Wake Forest در کارولینای شمالی، ایالت متحده آمریکا، یک پیشنهاد مشابه با گسترش یک پرینت سه بعدی مغز با کاربردهای پتانسیلی در کشف دارو و مدل سازی بیماری پذیرفت. دانشگاه در مه 2018 اعلام کرد که اندام ها کاملا سلولی هستند؛ مانع عملکردی مغزی که از آناتومی نرمال انسان تقلید می کند. همچنین بر روی پرینت سه بعدی پوست که می تواند به طور مستقیم بر روی قربانیان سوختگی اعمال شود، کار کرده اند.

*درباره کاربرد پرینت سه بعدی در معماری هم بخوانید*

آماده سازی جراحی با استفاده از مدل های پرینت سه بعدی

کاربرد دیگر پرینت سه بعدی در پزشکی تکرار اندام مد نظر بیمار است که جراحان می توانند برای تمرین برای قبل از عملیات پیچیده استفاده کنند. این روش مراحل را سرعت بخشیده و آسیب به بیمار را کاهش داده است.

این نوع روند، به طور موفقیت آمیز در جراحی ها از پیوند کامل صورت تا ستون فقرات انجام شده است و شروع به عمل عادی شدن می کند.

پرینت سه بعدی برای تکرار اندام مد نظر بیمار استفاده می شود که جراحان می توانند برای تمرین کردن قبل از عملیات پیچیده بهره ببرند

در دبی، بیمارستان ها تعهد دارند که پرینت سه بعدی را به صورت آزاد انجام دهند، دکترها به طور موفقیت آمیز بر روی یک بیمار که از آنوریسم مغزی در 4 رگ رنج می برد، با استفاده از مدل پرینت سه بعدی شاهرگ بیمار برای چگونگی هدایت رگ های خونی انجام دادند.

در ژانویه 2018، جراحان در Belfast به طور موفقیت آمیز پیوند کلیه برای یک زن 22 ساله را با استفاده از مدل پرینت سه بعدی کلیه اهدا کننده انجام دادند. پیوند پر از پیچیدگی بود زمانی که پدرش که اهدا کننده بود گروه خونی ناسازگار داشت و کلیه او پتانسیل داشتن کیست سرطانی را داشت. با استفاده از پرینت سه بعدی کلیه اهدا کننده، جراحان توانایی دست یابی به اندازه و محل تومور و کیست را داشتند.

کاربرد پرینت سه بعدی تجهیزات جراحی

تجهیزات پزشکی استریزه مثل پنس، hemostats ، انبرک و نگه دارنده ی جراحی می توانند با استفاده از پرینتر سه بعدی تولید شوند.

پرینت سه بعدی نه تنها وسایل استریزه تولید می کند بلکه بر اساس تحقیق ژاپنی بر اندام، آن ها می توانند بسیار دقیق باشند و خیلی کوچک ساخته شوند. این ابزارات برای نواحی کوچک بدون ایجاد آسیب بیشتر به بیمار استفاده می شود.

یکی از مزایای اصلی پرینت سه بعدی نسبت به روش های تولید قدیمی، تولید تجهیزات جراحی با پرینت سه بعدی هزینه تولید کمتر است.

استفاده از پرینتر سه بعدی برای طراحی و ساخت ارتز سفارشی گردن

معمولا ارتزهای سفارشی ساخته شده توسط روش های معمولی ساخت نیاز به ریخته گری،مجسمه سازی،قالب سازی و اتصالات دارند تا در نهایت آماده استفاده توسط بیماران شوند که این فرآیند حدود 6 هفته به طول می انجامد.ولی استفاده از اسکنر و پرینتر سه بعدی هم موجب زیبایی و کارآیی موثرتر ارتز شده و هم زمان ساخت و هزینه تمام شده را بسیار کاهش می دهد.

ارتزهای سفارشی چاپ شده با پرینترهای سه بعدی می توانند با خصوصیات بیومکانیکی ساخته شوند که کاملا قابل مقایسه با ساخته های دستی هستند.فایل سه بعدی cad تنظیم مدل را برای رفع نیازهای بیمار آسان می کند و علاوه بر آن اسکنرهای سه بعدی به خاطر ایجاد سریع هندسه دقیق بدن،بسیار در زمینه مراقبت های پزشکی کارا و مفید هستند.

به طوری کلی ارتز گردن برای بیمارانی استفاده می شود که به دلایلی قادر با بالا نگه داشتن گردن خود به سمت بالا  نیستند و برای نگه داشتن آن به مدت طولانی نیاز به وسیله کمکی دارند که این موضوع اکثرا در بیماران مسن اتفاق می افتد.ارتوزهای معمولی که در بازار وجود دارد ممکن است مناسب بعضی بیماران نبوده،تحرک و پشتیبانی لازم را  در قسمت گردن بیمار ایجاد نکند که این دسته از بیماران نیاز به ساخت ارتزهای سفارشی دارند.

به این منظور باید قسمت سر و گردن بیمار اسکن سه بعدی شده و تغییرات لازم در این فایل اسکن شده اعمال و در نهایت آماده پرینت سه بعدی شود.برای پرینت هم از پلاستیک های سبک استفاده می شود که علاوه بر کمک به بالا نگه داشتن سر،وزن زیادی را به گردن و سر بیمار تحمیل نکند.

شخصی سازی منحصر به فردی که چاپگرهای سه بعدی فراهم می کنند پروسه و شکل درمان را هم برای بیماران و هم برای پزشکان دگرگون کرده است و تکنولوژی پرینت سه بعدی می تواند راه های درمان خلاقانه،موثرتر و سریع تری را پیش پای پزشکان و بیماران قرار دهد.متریال و جنس فیلامنت مورد استفاده در چاپ سه بعدی نیز بسیار مهم میباشد.